锅炉灭火原因分析与防范措施

刘恩生



锅炉灭火原因分析与防范措施

刘恩生

（华电国际技术服务中心，山东 济南 250014）

由于煤质、设备、运行调整和控制系统等问题，导致锅炉灭火问题时有发生，不仅存在较大的设备隐患，也对运行、检修人员人身安全造成了威胁。从燃烧的原理、灭火相关因素、控制灭火的一般措施等方面进行了探讨，并结合一起典型案例进行了具体分析。

运行调整；锅炉；设备隐患；空气量

1 概述

煤粉燃烧过程是煤粉与空气在一定温度下发生剧烈化学反应的过程。煤粉气流进入炉膛后，首先被加热到着火温度才能稳定地着火燃烧。将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热，着火热与燃料的性质（着火温度、燃料水分与灰分、煤粉细度）和运行工况（煤粉气流初温、一次风率和风速）有关，也与燃烧器结构特性及锅炉负荷等有关。良好组织燃烧的4个条件包括适当的炉温、合适的空气量、良好的空气动力工况、足够的燃烧时间。任何一个条件发生变化都将影响到着火和燃烧的稳定，严重时直接导致锅炉灭火，比如入炉煤质变化、一次风量和煤粉细度发生变化以及炉内温度水平变化，均有可能导致煤粉气流的着火情况突变，引发锅炉灭火。

2 锅炉灭火相关因素

锅炉灭火有时瞬间发生，有时事先出现征兆然后逐渐恶化加剧。事前最直接的征兆有炉膛负压波动大，甚至直接到上下限值；炉内火焰忽明忽暗；部分火检闪烁，甚至到最低；汽压、汽温、水位等变化大。炉膛大焦掉落等异常情况会导致炉内燃烧工况的剧烈变化，锅炉设备故障以及一些人为操作失误等情况也是导致锅炉灭火的因素。

灭火的原因一般有煤质变化，未及时调整燃烧；给粉不均、进粉不正常；锅炉低负荷下长时间运行；各种原因造成断煤、断粉、断风；炉内大块焦渣突然掉落；风粉配合不当，炉膛负压过大；其他操作的扰动影响；自动装置失灵或者调节幅度过大。

锅炉灭火主要集中出现在煤炭供应紧张期间，由煤质原因造成灭火的次数占全部灭火次数的60%以上，表现为入炉煤质偏离设计值较大，煤种杂、煤质差，无法满足入炉煤掺配最低需求；锅炉结焦掉焦造成灭火次数多；燃烧调整难度大，锅炉灭火征兆不明显，给运行人员处理异常情况的时间短，部分锅炉甚至存在高负荷灭火。

3 案例分析

3.1 设备及灭火情况

某锅炉为660 MW超临界参数变压直流本生型锅炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构、采用平行挡板调节再热汽温、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风、露天布置，采用前后墙对冲式燃烧方式。

机组日常负荷维持较高水平，灭火期间为夜间，负荷为330 MW，D、E、F磨煤机运行，锅炉掉大焦，炉膛压力先升至最大+270 Pa，后又降至最低－1 500 Pa，E、F磨煤机无火跳闸，锅炉因“全炉膛火焰丧失”MFT动作。

灭火后对应给煤机的煤质取样化验结果表明，燃煤各项指标基本正常，满足稳燃最低要求，但同一台磨煤机的两台给煤机进煤挥发分、热值偏差大，燃煤明显存在掺配不均现象，掺配高挥发分烟煤比例较大。

之前停机消缺期间检查发现燃烧器贴壁风导流筒有烧变形情况，但没有发现烧损严重或导流筒脱落现象。用热电偶对各燃烧器的着火距离进行测量，判断燃烧器的燃烧状况。调试发现，下层燃烧器燃烧稳定性能偏弱，低负荷下抗干扰能力差。另外，锅炉空气预热器存在比较严重的积灰堵塞（差压达到2 300～3 000 Pa)，造成二次风温偏低、烟气系统阻力增大，同时，一次风机在高负荷下存在出力受限问题，造成高负荷下风量明显不足。

3.2 原因分析

锅炉截面热负荷和单燃烧器热负荷设计值偏高。锅炉炉膛设计BMCR负荷下截面热负荷为5.48 MW/m2，采用了单磨4只煤粉燃烧器，单只燃烧器热功率达到252.4 MJ/h，无论是截面热负荷，还是单燃烧器热负荷设计值都较高，600 MW负荷炉膛屏过底部烟温达到1 350 ℃以上，是针对燃用灰熔点在1 500 ℃左右、干燥无灰基挥发份小于20%的贫煤等煤种而设计选取的。

燃煤结焦特性强，是结焦加重的重要原因。在锅炉炉膛尺寸不能改变的前提下，燃煤必须满足灰熔点高于1 350 ℃的要求，这是防止锅炉炉膛及屏底结焦的基本保证，特别是在550 MW负荷以上，必须加以保证，否则任何燃烧调整措施都无法从根本上解决炉膛结焦的问题。受市场等因素影响，燃用灰熔点仅为1 200 ℃左右的高挥发分、高热值烟煤。该煤种变化大，无法有效保证较稳定的燃煤特性，燃烧调整措施不能相应地进行改变，造成锅炉结焦加重。

综合分析认为，由于锅炉存在结焦，降负荷后出现集中大量掉焦，对炉内燃烧造成较大扰动，同时，E、F层燃烧器存在着火距离远问题，造成锅炉低负荷下稳燃能力差、抗干扰能力弱，导致炉内燃烧不稳定，各燃烧器火检信号逐步失去，而跳磨煤机在运行人员投油后因当时炉内燃烧工况已严重恶化，基本濒临灭火，且落渣量较多，炉内负压波动大，投油燃烧不好，导致油枪投入后未能及时检测到火检信号，最终导致“全炉膛无火”保护动作机组跳闸。

3.3 处理及防范措施

处理及防范措施具体有以下5个：①对于燃烧器烧损变形缺陷，应在停炉检修期间更换或维修。②优化燃料分类管理，保证每台磨煤机对应燃烧器有较为稳定的燃料特性。煤分类堆放管理，按挥发份、灰熔点、硫份、热值分类。影响燃烧和结焦的主要因素是挥发分和灰熔点，掺配后热值、硫份可按照入炉各煤加权平均，挥发分、灰熔点不能平均计算。③加强炉内结焦检查，在机组带高负荷后，每天进行定期降负荷脱焦的临时措施，采取切换燃烧器、定期切换磨煤机、开关燃尽风门等方式进行脱焦。④进行各层燃烧器的燃烧调整试验，确定稳定的燃烧运行参数。修订完善有关燃烧调整、防结焦掉焦灭火的应急处置等临时措施。提高运行人员对异常参数的捕捉、判断、分析和处理能力。在重点监视好主要画面、主要参数的同时，必须定期浏览其他画面，以全面掌握机组的运行状态。⑤完善锅炉吹灰措施，将吹灰母管压力提高至1.2 MPa，增加吹灰频次。

4 灭火防范措施

燃煤煤质控制方面，必须加强燃煤入厂管理，减少劣质煤入厂。对指标偏离较大的煤种、新增矿点的煤种，必须事先取样做好燃煤指标化验，掌握燃煤特性，便于掺配方式和燃烧调整措施的修订。

加强燃煤掺配掺烧管理。制订锅炉入炉和入厂煤质量标准，燃用与锅炉相匹配的燃料，把灰熔点作为燃煤采购的考核指标，杜绝采购跨煤种混煤。掺配方案应根据采购煤源和厂内存煤情况确定，对出现的异常问题及时组织分析并采取对策。加强煤场管理，不同煤种要分堆存放。一般掺配掺烧主要考虑指标为挥发份、热值、硫份，尽量采用大部分接近设计煤种掺配少量不适合燃用煤种；加强入炉煤质化验管理，重视入炉煤的灰熔点指标，防止煤种灰熔点降低造成的锅炉结焦结渣；入炉煤煤质化验结果应及时、准确，供运行参考。

抓好运行培训、运行调整和应急管理工作。运行调整人员应精力集中，争取早发现不稳定征兆，早采取措施处理；主动提前了解煤质情况，做好预测调整。定期试验油枪，保证随时处于良好备用状态；合理组织各燃烧器负荷分配和投停方式；在低负荷运行时不能出现监视不当而造成粉管堵塞的情况。正确、及时处理制粉系统启停、调整辅机故障事故；监盘人员时刻要有事故预想应对措施。

锅炉灭火的有关保护定值应准确、正确动作，保证不误动、不拒动。保护设置和定值要符合国家行业规程标准要求。做好定期大、小修定期校验工作，保证校验合格，并做好日常炉膛负压测点防堵、汽包水位测点防冻工作。

严格执行锅炉吹灰制度，防止大焦形成。加强对吹灰器的运行监视，优化锅炉吹灰，确保吹灰器运行正常。每天在高负荷时段将吹灰器投入运行。上层燃烧器运行或机组长时间高负荷运行时，适当增加吹灰次数，并加强对减温水流量、炉膛出口烟温的监视和控制，防止出现锅炉结焦，造成锅炉灭火。为了防止大量焦渣脱落造成灭火，吹灰时可考虑采取投油助燃的防范措施。

TM621.2

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.22.120

2095－6835（2018）22－0120－02

〔编辑：张思楠〕